способ последовательной перекачки разносортных нефтепродуктов

Формула изобретения

Способ последовательной перекачки разносортных нефтепродуктов, включающий размещение между перекачиваемыми нефтепродуктами разделительной пробки, отличающийся тем, что разделительную пробку образуют путем введения в конечную зону вытесняемого нефтепродукта и в начальную зону вытесняющего нефтепродукта малой антитурбулентной присадки.

Описание изобретения к патенту

Изобретение относится к трубопроводному транспорту нефтепродуктов и может быть использовано при их последовательной перекачке по магистральным трубопроводам.

При последовательной перекачке нефтепродуктов в зоне контакта последовательно движущихся партий образуется смесь перекачиваемых жидкостей, представляющая собой нетоварный нефтепродукт, поэтому необходимы мероприятия по уменьшению объема смеси.

Известны способы последовательной перекачки нефтепродуктов с механическими разделителями, выполняющими роль подвижных перегородок между разносортными нефтепродуктами [Ишмухаметов И.Т., Исаев С.Л., Лурье М.В., Макаров С.П. 50 вопросов о последовательной перекачке нефтепродуктов. - М.: Нефть и газ, 1997].

Указанные способы характеризуются большой трудоемкостью при их осуществлении.

Известны способы последовательной перекачки нефтепродуктов с размещением в зоне их контакта твердых частиц или газовых пузырьков [SU №272737, F 17 D 1/14, 1968 г.; SU №1603133, F 17 D 1/16, 1988 г.]. Однако такие способы технологически трудноосуществимы и не получили реализации в практике.

Известны способы последовательной перекачки нефтепродуктов с жидкостными разделительными (буферными) пробками. Такие пробки помещаются между перекачиваемыми нефтепродуктами и, двигаясь вместе с ними, предотвращают попадание одного нефтепродукта в другой. Прежде всего, это перекачка нефтепродуктов с разделительной пробкой из смеси контактирующих нефтепродуктов, а также из третьего нефтепродукта, более совместимого по своим свойствам с каждым из нефтепродуктов, чем они сами между собой [Лурье М.В., Марон В.И, Шварц М.Э. Параметры последовательной перекачки с буферным нефтепродуктом. “Транспорт и хранение нефти и нефтепродуктов” №4, М.: ВНИИОЭНГ, 1973].

Однако этот способ имеет ограничение в применении и используется лишь в случаях, когда имеется достаточный объем смеси нефтепродуктов, образовавшейся на предыдущих участках трубопроводной системы.

Известен также способ последовательной перекачки нефтепродуктов с буферной пробкой, состоящей из продукта перегонки одного из двух перекачиваемых последовательно нефтепродуктов в интервале температур выкипания углеводородов, общих для обоих перекачиваемых нефтепродуктов [Патент RU №2156915, F 17 D 1/14, 2000].

Однако этот способ требует существенных затрат на изготовление дистиллятных пробок и может применяться только в исключительных случаях, как, например, для последовательной перекачки авиационных керосинов.

Наиболее близким к предлагаемому способу по технической сущности и достигаемому результату является способ последовательной перекачки нефтепродуктов с гелеобразными буферными пробками, выполненными из загущенных материалов, уменьшающими продольное перемешивание жидкостей [SU №348815, F 17 D 1/14, 1971].

Известный способ обладает существенным недостатком, заключающимся в том, что материал, из которого выполнены буферные пробки, разрывается в трубопроводе на части и забивает фильтры нефтеперекачивающих станций. Кроме того, существенную трудность представляет последующее извлечение остатков материала пробок из резервуаров с нефтепродуктами.

Задачей настоящего изобретения является создание способа последовательной перекачки разносортных нефтепродуктов, обеспечивающего сохранение качества перекачиваемых нефтепродуктов в процессе их транспортировки по магистральным трубопроводам за счет уменьшения интенсивности смесеобразования перекачиваемых нефтепродуктов в зоне их контакта.

Поставленная задача достигается тем, что в способе последовательной перекачки разносортных нефтепродуктов, включающем размещение между перекачиваемыми нефтепродуктами разделительной пробки, согласно изобретению разделительную пробку образуют путем введения в конечную зону вытесняемого нефтепродукта и в начальную зону вытесняющего нефтепродукта, соответственно, малой антитурбулентной присадки.

Сущность изобретения поясняется чертежом, на котором представлена схема реализации последовательной перекачки двух нефтепродуктов по предлагаемому способу.

Известно, что антитурбулентные присадки (например, CDR-102, Nekkad 547 и др.), создаваемые на углеводородной основе, используются для снижения гидравлического сопротивления при перекачке нефтепродуктов для экономии электроэнергии или снижения необходимых давлений, или увеличения пропускной способности нефтепродуктопроводов [Ишмухаметов И.Т., Исаев С.Л., Лурье М.В., Макаров С.П. Трубопроводный транспорт нефтепродуктов. - М.: Нефть и газ, 1999]. Эти присадки воздействуют на пристеночную турбулентность в потоке жидкости в трубопроводе, изменяя распределение осредненных скоростей по сечению трубы и тем самым - коэффициент гидравлического сопротивления. Первоначальная граница контакта нефтепродуктов перемещается со средней скоростью перекачки, так что в ядре потока вытесняющий нефтепродукт внедряется в нефтепродукт, идущий впереди, а вблизи внутренней поверхности трубопровода вытесняемый нефтепродукт отстает и попадает в область, занятую вытесняющим нефтепродуктом. При этом процессы турбулентной диффузии перемешивают жидкости по сечению трубопровода, что способствует росту смеси.

Встречные перетоки жидкости переносят через сечение подвижной системы отсчета как первый, так и второй нефтепродукты, однако средние концентрации вытесняющего нефтепродукта в этих перетоках разные. В том перетоке, который происходит в направлении перекачки, концентрация вытесняющего нефтепродукта больше, чем в том перетоке, который направлен в обратную сторону. Благодаря этому происходит проникновение вытесняющего нефтепродукта в область вытесняемого нефтепродукта и, следовательно, их перемешивание.

Известно, что интенсивность проникновения вытесняющего нефтепродукта в вытесняемый в каждом сечении области смеси пропорциональна корню квадратному из коэффициента гидравлического сопротивления [Ишмухаметов И.Т., Исаев С.Л., Лурье М.В., Макаров С.П. Трубопроводный транспорт нефтепродуктов. - М.: Нефть и газ, 1999]. Отсюда следует, что, уменьшая коэффициент гидравлического сопротивления путем введения малой антитурбулентной присадки в оба нефтепродукта так, чтобы присадка оставалась в области контактирования нефтепродуктов на протяжении всей перекачки, объем этой области будет существенно уменьшен.

Способ реализуют следующим образом (см. чертеж).

При последовательной перекачке двух нефтепродуктов, вытесняемого нефтепродукта №1 и вытесняющего нефтепродукта №2, в области их контактирования формируют разделительную пробку. Для этого малую антитурбулентную присадку вводят в конечную зону, “хвост” партии вытесняемого нефтепродукта, и в начальную зону, “голову” партии вытесняющего нефтепродукта. Таким образом, разделительная (буферная) пробка оказывается состоящей из двух частей: первой части, образованной нефтепродуктом №1 с введенной в него малой антитурбулентной присадкой, и второй, образованной нефтепродуктом №2, в который также введена малая антитурбулентная присадка. При этом объемы первой и второй частей буферной пробки должны составлять по 0,5 объема смеси, возникающей в данном нефтепродуктопроводе при последовательной перекачке этих нефтепродуктов на всей протяженности трубопровода.

При вытеснении нефтепродукта №1 нефтепродуктом №2 в области разделительной пробки происходит процесс смесеобразования, приводящий к возникновению и постепенному росту смеси. Поскольку в области контакта находится малая антитурбулентная присадка, то распределение скоростей жидкости по сечению трубопровода становится более равномерным, коэффициент гидравлического сопротивления уменьшается, полнота вытеснения увеличивается, следовательно, уменьшается объем образующейся смеси.

Для реализации этого способа достаточно иметь стандартное инжектирующее устройство, вводящее антитурбулентную присадку в конец зоны нефтепродукта №1 и в начало зоны следующего нефтепродукта №2.

Ниже приведен пример конкретной реализации предлагаемого способа. В нефтепродуктопроводе с диаметром D=530×8 мм и протяженностью L=700 км, в котором последовательно транспортируют дизельное топливо и бензин с расходом 1000 м³/ч, образуется 600 м³ смеси, в том числе 300 м³ “тяжелого” бензина (бензина с примесью дизельного топлива) и 300 м³ “легкого” дизельного топлива (дизельного топлива с примесью бензина). Для реализации способа по изобретению в данном случае малую антитурбулентную присадку достаточно ввести в 300 м ³ конечной зоны (“хвоста”) партии вытесняемого нефтепродукта - дизельного топлива - и в 300 м³ начальной зоны (“головы”) партии следующего за ним вытесняющего нефтепродукта - бензина. При использовании антитурбулентной присадки “Neccad-547” требуемая концентрация, для уменьшения коэффициента гидравлического сопротивления в 2 раза, равна 150 ppm (1 ppm 0,0001%), поэтому общий объем вводимой присадки составляет примерно 0,09 м³ или 90 л. При этом объем образующейся смеси уменьшится в 21,41 раза, т.е. сократится с 600 до 425 м³.